来源：X-MOL
镧系离子掺杂无机纳米晶（LnNCs）具有丰富的光学特性，精确调控局域晶格结构对于调节LnNCs的光学性质至关重要。Tm3+/Er3+掺杂的LnNCs在近红外-IIb区（NIR-IIb，1500-1700 nm）的下转换发光可通过掺杂离子间的能量串扰以及主体基质晶格的声子能量（ħω）进行有效调控。高声子能量的基质晶格能够促进多声子轨道-晶格弛豫过程，提高发射跃迁几率，增强NIR-IIb荧光。理论上，晶格声子能量不仅影响跃迁几率，同时作用于荧光寿命。在核壳型LnNCs中，晶格声子能量受核与壳共同影响。而钙离子作为掺杂剂或壳层组分，因与NaLnF4高度结构兼容，且其典型氟化物CaF2（ħω ≈ 285 cm⁻¹）与NaLnF4（ħω ≈ 350-500 cm⁻¹）之间存在显著的声子能量差异。据此，提出在NaLnF4中引入CaF2，实现应变调控的晶格工程，以调节Tm3+/Er3+的NIR-IIb寿命，助力荧光寿命多重光学成像。
近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌研究员团队提出一种稀土纳米晶晶格应变调控的新方法，可调节Tm3+/Er3+的NIR-IIb区荧光寿命，助力寿命多重光学成像。该方法利用稀土氟化物基质中Ca2+和Na+之间的选择性交换特性，基于Na+空位调的β-NaxGdF3+x:Yb,A（A = Tm/Er，x = 0.5, 0.75, 1）模版，调节CaF2沉积过程中Ca2+在晶格内的扩散分布，实现晶格结构由畸变型向应变梯度型的演变。由于应变梯度型晶格比畸变型晶格具有更高的声子能量，更有益于促进Tm3+/Er3+与基质晶格之间的多声子弛豫作用，使其NIR-IIb寿命延长2∼4倍。进一步在其表面外延生长CaF2，抑制纳米晶表面的声子耦合效应，实现了指数级寿命可调性（Tm3+：0.74∼6.28 ms；Er3+：0.055∼9.2 ms）。